JP7036189B2 - 全固体電池 - Google Patents

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Description

本技術は、パッケージ構造を有する全固体電池に関する。
従来のリチウムイオン２次電池は電解質に液体（電解液）を用いたものが主流であった。エチレンカーボネート（ＥＣ）を始めとした代表的な電解液は可燃性の物質である。このため、使用時や保存時などに電解液が漏洩して不足する問題や、短絡時などに電解液が発火する問題が生じていた。これらの問題を克服すべく開発された電池が全固体電池である。全固体電池の電解質は固体で不燃性であるため、漏洩や発火の問題はない。
しかし、全固体電池には大気に含まれる水分の進入により劣化しやすいという問題がある。このために特許文献１に記載の保護層や特許文献２に記載の防水層といったバリア層が提案されている。特許文献１には、蓄電層表面に保護層を配置し、端部が盛り上がった構造である全固体電池が開示されていて、特許文献２には、蓄電層表面に防水層が被覆し、さらに外側を弾性層が被覆した構造を有する全固体電池が開示されている。
特開２０１６－００１６０１号公報 特開２０１５－２２００９９号公報
全固体電池は一般的に、充放電時にポリマー電池と同様の膨張と収縮が発生する。特許文献１や２のように、バリア層を全固体電池の外層に直接作製すると、充放電による電池の膨張や収縮によりバリア層に剥離やクラックが発生し、そこから水分が進入して全固体電池が劣化する可能性があった。
バリア層は水分進入の防止だけではなく、全固体電池からのリチウムイオンの拡散を防止する役目も担う。リチウムイオンは、他の実装部品、特に半導体部品に対して影響を与える。このため、充放電時に膨張と収縮を繰り返す全固体電池の形状を安定させる工夫の必要がある。
そこで、本技術の目的の一つには充放電時にバリア層に剥離やクラックが発生しないパッケージ構造を有する全固体電池を提供することにある。
本技術は、
正極層及び負極層が電解質層を介して積層された蓄電部と、蓄電部の端部に内部電極とを有する全固体電池であって、
内部電極に接続された電極取出し部を有し、
蓄電部、内部電極および電極取出し部の一部が緩衝層とバリア層によって被覆され、
緩衝層とバリア層のうち外側に配置される層が耐衝撃層によって被覆され、
電極取出し部の他の一部は耐衝撃層から延出された、
全固体電池である。
かかる構成によれば、充放電を繰り返しても全固体電池のバリア層の内部に水分が進入することがなく、全固体電池の劣化を防止することができる。
電極取出し部は板状であり、電極取り出し部の一部が内部電極に略平行となる方向に接続され、
耐衝撃層から延出する電極取り出し部の他の一部が外側に向けて折り曲げられた全固体電池である。
かかる構成によれば、板状の外部端子を設けることによって、接触抵抗を低減でき、内部電極との接合強度も面接触のために向上させることができる。さらに、外部端子として整形済みであるので、ワイヤ切断などの工程を省略できる。
緩衝層とバリア層の外側であって、耐衝撃層の内側に電気回路が設置される。
例えば２次電池の保護回路を全固体電池と一体に設けることができ、電気回路を配置していたプリント回路基板上の実装スペースを減少させることができる。また、リチウムイオンの拡散が防止できるので電気回路への影響を抑制できる。
緩衝層は柔軟性と伸縮性を有する材料で構成され、バリア層の内側に配置される。
かかる構成によって、全固体電池の膨張／収縮を緩衝層が吸収することができる。
かかる柔軟性と伸縮性を有する材料は、例えばポリイミドシリコーンである。
緩衝層とバリア層の少なくとも一方が２層以上設けられ、緩衝層とバリア層は交互に繰り返し積層される。
かかる構成によれば、水分進入を確実に抑えることができる。また、外側へのリチウムイオンの拡散を防止することができる。
例えばバリア層は窒化ケイ素または酸窒化ケイ素で構成される。
例えばこのバリア層は光の屈折率が１．７以上の酸窒化ケイ素で構成される。
一例として、耐衝撃層はエポキシ樹脂およびシリカで構成される。
少なくとも一つの実施形態によれば、充放電を繰り返しても全固体電池のバリア層の内部に水分が進入することがなく、全固体電池の劣化を防止することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。
図１は、本技術の第１の実施形態による全固体電池を説明するための断面図である。 図２は、本技術の第１の実施形態による全固体電池を説明するための断面の走査電子顕微鏡像である。 図３は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図４は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図５は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図６は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図７は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図８は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図９は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図１０は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図１１は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図１２は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図１３は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図１４は、本技術の第１の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図１５は、本技術の第２の実施形態による全固体電池を説明するための断面図である。 図１６は、本技術の第２の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図１７は、本技術の第２の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図１８は、本技術の第２の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図１９は、本技術の第２の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図２０は、本技術の第２の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図２１は、本技術の第２の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図２２は、本技術の第２の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図２３は、本技術の第２の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図２４は、本技術の第３の実施形態による全固体電池の作製過程の一例を説明するための断面図である。 図２５は、本技術の第３の実施形態による全固体電池を説明するための断面図である。 図２６は、応用例としてのユニバーサルクレジットカードの外観の一例を示す平面図である。 図２７は、応用例としての無線センサノードの構成の一例のブロック図である。 図２８は、応用例としてのリストバンド型電子機器の外観の一例を示す斜視図である。 図２９は、応用例としてのリストバンド型電子機器の構成の一例を示すブロック図である。 図３０は、応用例としてのスマートウオッチの全体構成の一例を示す斜視図である。 図３１は、応用例としてのメガネ型端末の外観の一例を示す斜視図である。 図３２は、応用例としての車両における蓄電システムの構成の一例を示す概略図である。
以下に説明する実施の形態は、本技術の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本技術の範囲は、以下の説明において、特に本技術を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
なお、本技術の説明は、下記の順序にしたがってなされる。
＜＜１．第１の実施形態＞＞
＜＜２．第２の実施形態＞＞
＜＜３．第３の実施形態＞＞
＜＜４．応用例＞＞
＜＜１．第１の実施形態＞＞
「全固体電池」
本技術に使用できる全固体電池について説明する。第１の実施形態における全固体電池は全固体電池への水分の侵入防止のために正極層と負極層の周囲にバリア層を被覆することと、充放電時の電池の膨張・収縮でバリア層に剥離やクラックが発生しないようにするために、バリア層に隣接して内側に緩衝層を配置することに特徴がある。この構成により、充放電を繰り返しても、水分の進入を防止できるので、全固体電池の劣化を防ぐことができる。
「電池の構成」
図１は、第１の実施形態による全固体電池の構成を示す断面図である。図１では、全固体電池１の内部に蓄電部があり、図１の蓄電部の左右両端に内部電極が取り付けられている。蓄電部は、固体電解質層５と、固体電解質層５の一方の主面に設けられた正極層３（正極活物質層３ａおよび正極集電層３ｂ）と、固体電解質層５の他方の主面に設けられた負極層４（負極活物質層兼負極集電層）とを積層した構造を備える。これらの層の周囲は部分的に分離層６と保護層７で覆われ、正極層３と負極層４の側面にそれぞれ内部電極８が配置されている。分離層６は、正極層３が負極層４に接続された内部電極８と電気的に絶縁するためのものであり、負極層４が正極層３に接続された内部電極８と電気的に絶縁するためのものである。保護層７は蓄電部を保護するものである。内部電極８には金属ワイヤ９が電気的に接続してあり、金属ワイヤ９は内部電極８に略垂直の方向に延出している。内部電極８の全部と金属ワイヤ９の一部は緩衝層１０とバリア層１１に交互に被覆され、その外側と金属ワイヤ９の一部は耐衝撃層１２に被覆されている。図１のように、耐衝撃層１２と金属ワイヤ９の一部が外部電極１３で覆われ、その外部電極１３の全部と金属ワイヤ９の一部はＮｉめっき層１４、Ｓｎめっき層１５、はんだ被膜１６の順で覆われている。図１で示される第１の実施形態における全固体電池では、２層の正極層３と３層の負極層４で構成されているが、正極層３と負極層４は単層でも良く、それ以外の複数層から構成されても良い。
（保護層）
保護層７は、Ｌｉイオン伝導性を有するＬｉ含有の固体電解質を含んでいる。保護層７は、非Ｌｉイオン伝導性を有するＬｉ非含有のガラス、ガラスセラミックスおよび結晶の少なくとも１種を含んでいてもよい。固体電解質は、後述の固体電解質層５に含まれるものと同様である。但し、固体電解質層５と保護層７に含まれる固体電解質の組成（材料の種類）または組成比は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
保護層７中における固体電解質の体積占有率は、好ましくは１０ｖｏｌ％以上、より好ましくは２０ｖｏｌ％以上、さらにより好ましくは３０ｖｏｌ％以上である。体積占有率が１０ｖｏｌ％以上であると、蓄電部から保護層７へのＬｉイオンの拡散を更に低減できるため、電池の不可逆容量の増加を更に抑制できる。体積占有率の上限値は特に限定されるものではなく、１００ｖｏｌ％であってもよい。
保護層７のＬｉイオン伝導率は、１．０×１０-10Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましい。Ｌｉイオン伝導率は、１．０×１０-10Ｓ／ｃｍ以上であると、正極層３、負極層４や固体電解質層５などから保護層７へのＬｉイオンの拡散を更に低減できるため、電池の不可逆容量の増加を更に抑制できる。保護層７のＬｉイオン伝導率は、交流インピーダンス法により、以下のようにして求められる。まず、イオンミリングや研磨などにより、全固体電池から保護層７の一部を矩形の板状の小片として取り出す。次に、取り出した小片の両端部に金（Ａｕ）からなる電極を形成してサンプルを作製する。次に、インピーダンス測定装置（東洋テクニカ製）を用いて、室温（２５℃）にてサンプルに交流インピーダンス測定（周波数：１０-1Ｈｚ～１０+6Ｈｚ、電圧：１００ｍＶ、１０００ｍＶ）を行い、コール－コールプロットを作成する。続いて、このコール－コールプロットからイオン伝導率を求める。
（固体電解質層）
固体電解質層５は、Ｌｉを含む固体電解質を含んでいる。固体電解質は、リチウムイオン伝導体である酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスのうちの少なくとも１種であり、Ｌｉイオン伝導率の向上の観点からすると、酸化物ガラスセラミックスであることが好ましい。固体電解質が酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスのうちの少なくとも１種であると、大気（水分）に対する固体電解質層５の安定性を向上できる。固体電解質層５は、例えば、固体電解質層前駆体としてのグリーンシートの焼結体である。
ここで、ガラスとは、Ｘ線回折や電子線回折等においてハローが観測されるなど、結晶学的に非晶質であるものをいう。ガラスセラミックス（結晶化ガラス）とは、Ｘ線回折や電子線回折等においてピークおよびハローが観測されるなど、結晶学的に非晶質と結晶質とが混在しているものをいう。
固体電解質のＬｉイオン伝導率は、電池性能の向上の観点から、１０-7Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましい。固体電解質のＬｉイオン伝導率は、イオンミリングや研磨などにより、全固体電池から固体電解質層５を取り出し、これを用いて測定サンプルを作製すること以外は、上述の保護層７のＬｉイオン伝導率の測定方法と同様にして求められる。
固体電解質層５に含まれる固体電解質は、焼結している。固体電解質である酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスの焼結温度は、好ましくは５５０℃以下、より好ましくは３００℃以上５５０℃以下、更により好ましくは３００℃以上５００℃以下である。
焼結温度が５５０℃以下であると、焼結工程において炭素材料の焼失が抑制されるので、負極活物質として炭素材料を用いることが可能となる。したがって、電池のエネルギー密度を更に向上できる。また、正極活物質層３ａが導電剤を含む場合、その導電剤として炭素材料を用いることができる。よって、正極活物質層３ａに良好な電子伝導パスを形成し、正極活物質層３ａの伝導性を向上できる。負極層４が導電剤を含む場合にも、その導電剤として炭素材料を用いることができるので、負極層４の伝導性を向上できる。
また、焼結温度が５５０℃以下であると、焼結工程において固体電解質と電極活物質とが反応して、不動態などの副生成物が形成されることを抑制できる。したがって、電池特性の低下を抑制できる。また、焼結温度が５５０℃以下という低温であると、電極活物質の種類の選択幅が広がるので、電池設計の自由度を向上できる。
一方、焼結温度が３００℃以上であると、焼結工程において、電極前駆体および／または固体電解質層前駆体に含まれる、アクリル樹脂などの一般的な有機結着剤を焼失させることができる。
酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスは、焼結温度が５５０℃以下であり、高い熱収縮率を有し、流動性にも富むものが好ましい。これは以下のような効果が得られるからである。すなわち、固体電解質層５と正極活物質層３ａとの反応および固体電解質層５と負極層４との反応を抑制することができる。また、正極活物質層３ａと固体電解質層５の間、および負極層４と固体電解質層５の間に良好な界面を形成し、正極活物質層３ａと固体電解質層５の間、および負極層４と固体電解質層５の間の界面抵抗を低減できる。
酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスとしては、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｂ（ホウ素）およびＰ（リン）のうちの少なくとも１種と、Ｌｉ（リチウム）と、Ｏ（酸素）とを含むものが好ましく、Ｓｉ、Ｂ、ＬｉおよびＯを含むものがより好ましい。具体的には、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）および酸化リン（Ｐ2Ｏ5）のうちの少なくとも１種と、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）とを含むものが好ましく、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＬｉ2Ｏを含むものがより好ましい。上記のようにＧｅ、Ｓｉ、ＢおよびＰのうちの少なくとも１種と、Ｌｉと、Ｏとを含む酸化物ガラスおよび酸化物ガラスセラミックスは、３００℃以上５５０℃以下の焼結温度を有し、高い熱収縮率を有し、流動性にも富んでいるため、界面抵抗の低減や電池のエネルギー密度の向上などの観点から、有利である。
Ｌｉ2Ｏの含有量は、固体電解質の焼結温度を低下させる観点から、好ましくは２０ｍｏｌ％以上７５ｍｏｌ％以下、より好ましくは３０ｍｏｌ％以上７５ｍｏｌ％以下、更により好ましくは４０ｍｏｌ％以上７５ｍｏｌ％以下、特に好ましくは５０ｍｏｌ％以上７５ｍｏｌ％以下である。
固体電解質がＧｅＯ2を含む場合、このＧｅＯ2の含有量は、０ｍｏｌ％より大きく８０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。固体電解質がＳｉＯ2を含む場合、このＳｉＯ2の含有量は、０ｍｏｌ％より大きく７０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。固体電解質がＢ2Ｏ3を含む場合、このＢ2Ｏ3の含有量は、０ｍｏｌ％より大きく６０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。固体電解質がＰ2Ｏ5を含む場合、このＰ2Ｏ5の含有量は、０ｍｏｌ％より大きく５０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。
なお、上記各酸化物の含有量は、固体電解質中における各酸化物の含有量であり、具体的には、ＧｅＯ2、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5のうち１種以上と、Ｌｉ2Ｏとの合計量（ｍｏｌ）に対する各酸化物の含有量（ｍｏｌ）の割合を百分率（ｍｏｌ％）で示している。各酸化物の含有量は、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）などを用いて測定することが可能である。
固体電解質は、必要に応じて添加元素を更に含んでいてもよい。添加元素としては、例えば、Ｎａ（ナトリウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｋ（カリウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｇａ（ガリウム）、Ｓｅ（セレン）、Ｒｂ（ルビジウム）、Ｓ（硫黄）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｃｓ（セシウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｐｂ（鉛）、Ｂｉ（ビスマス）、Ａｕ（金）、Ｌａ（ランタン）、Ｎｄ（ネオジム）およびＥｕ（ユーロピウム）からなる群より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。固体電解質が、これらの添加元素からなる群より選ばれる少なくとも１種を酸化物として含んでいてもよい。
（正極集電層）
正極集電層３ｂは、導電性粒子と固体電解質とを含んでいる。導電性粒子は、例えば、粉体である。導電性粒子は焼結されていてもよい。導電性粒子は、必要に応じて、ガラスまたはガラスセラミックスをさらに含んでいてもよい。ガラスまたはガラスセラミックスは焼結されていてもよい。固体電解質は、上述の固体電解質層５に含まれるものと同様である。但し、固体電解質層５と正極集電層３ｂに含まれる固体電解質の組成（材料の種類）または組成比は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
正極集電層３ｂは、例えば、Ａｌ、Ｎｉまたはステンレス鋼などを含む金属層であってもよい。上記金属層の形状は、例えば、箔状、板状またはメッシュ状などである。
（正極活物質層）
正極活物質層３ａは、正極活物質と、固体電解質とを含んでいる。固体電解質が、結着剤としての機能を有していてもよい。正極活物質層３ａは、必要に応じて導電剤を更に含んでいてもよい。
正極活物質は、例えば、電極反応物質であるリチウムイオンを吸蔵放出可能な正極材料を含んでいる。この正極材料は、高いエネルギー密度が得られる観点から、リチウム含有化合物などであることが好ましいが、これに限定されるものではない。このリチウム含有化合物は、例えば、リチウムと遷移金属元素とを構成元素として含む複合酸化物（リチウム遷移金属複合酸化物）や、リチウムと遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物（リチウム遷移金属リン酸化合物）などである。中でも、遷移金属元素は、Ｃｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅのいずれか１種または２類以上であることが好ましい。これにより、より高い電圧が得られ、電池の電圧を高くすることができると、同じ容量（ｍＡｈ）の電池の持つエネルギー（Ｗｈ）を大きくすることができる。
リチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、ＬｉxＭ１Ｏ2またはＬｉyＭ２Ｏ4などで表されるものである。より具体的には例えば、リチウム遷移金属複合酸化物は、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＶＯ2、ＬｉＣｒＯ2またはＬｉＭｎ2Ｏ4などである。また、リチウム遷移金属リン酸化合物は、例えば、ＬｉzＭ３ＰＯ4などで表されるものである。より具体的には例えば、リチウム遷移金属リン酸化合物は、ＬｉＦｅＰＯ4またはＬｉＣｏＰＯ4などである。但し、Ｍ１～Ｍ３は１種または２類以上の遷移金属元素であり、ｘ～ｚの値は任意である。
この他、正極活物質は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物または導電性高分子などでもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンまたは硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、ジスルフィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラスチレン、ポリアセチレン、ポリアセンなどである。
固体電解質は、上述の固体電解質層５に含まれるものと同様である。但し、固体電解質層５と正極活物質層３ａに含まれる固体電解質の組成（材料の種類）または組成比は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
導電剤は、例えば、炭素材料、金属、金属酸化物および導電性高分子などのうちの少なくとも１種である。炭素材料としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラックおよびカーボンナノチューブなどのうちの少なくとも１種を用いることができる。炭素繊維としては、例えば、気相成長炭素繊維(Vapor Growth Carbon Fiber：ＶＧＣＦ（登録商標）)などを用いることができる。カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどのうちの少なくとも１種を用いることができる。カーボンナノチューブとしては、例えば、シングルウォールカーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、ダブルウォールカーボンナノチューブ（ＤＷＣＮＴ）などのマルチウォールカーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）などを用いることができる。金属としては、例えば、Ｎｉ粉末などを用いることができる。金属酸化物としては、例えば、ＳｎＯ2などを用いることができる。導電性高分子としては、例えば、置換または無置換のポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびこれらから選ばれる１種または２種からなる（共）重合体などのうちの少なくとも１種を用いることができる。なお、導電剤は、導電性を有する材料であればよく、上述の例に限定されるものではない。
（負極層）
負極層４は、負極活物質と、固体電解質とを含んでいる。固体電解質が、結着剤としての機能を有していてもよい。第１の実施形態において、負極活物質の伝導性は高く、負極活物質層は負極集電層を兼ねている。負極活物質に伝導性がそれほど高くないものを使用した場合は、負極集電層を配置する必要があり、また、負極活物質層に伝導性物質を混ぜても良い。また、活物質層とは別に負極集電層を配置しても良く負極層４は、例えば、負極層前駆体としてのグリーンシートの焼結体である。
負極活物質は、例えば、電極反応物質であるリチウムイオンを吸蔵放出可能な負極材料を含んでいる。この負極材料は、高いエネルギー密度が得られる観点から、炭素材料または金属系材料などであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）または高配向性グラファイト（ＨＯＰＧ）などである。
金属系材料は、例えば、リチウムと合金を形成可能な金属元素または半金属元素を構成元素として含む材料である。より具体的には例えば、金属系材料は、Ｓｉ（ケイ素）、Ｓｎ（スズ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｂ（ホウ素）、Ｇａ（ガリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｐｂ（鉛）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｃｄ（カドミウム）、Ａｇ（銀）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｐｄ（パラジウム）またはＰｔ（白金）などの単体、合金または化合物のいずれか１種または２類以上である。但し、単体は、純度１００％に限らず、微量の不純物を含んでいてもよい。合金または化合物としては、例えば、ＳｉＢ4、ＴｉＳｉ2、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯv（０＜ｖ≦２）、ＬｉＳｉＯ、ＳｎＯw（０＜ｗ≦２）、ＳｎＳｉＯ3、ＬｉＳｎＯ、Ｍｇ2Ｓｎなどが挙げられる。
金属系材料は、リチウム含有化合物またはリチウム金属（リチウムの単体）でもよい。リチウム含有化合物は、リチウムと遷移金属元素とを構成元素として含む複合酸化物（リチウム遷移金属複合酸化物）である。この複合酸化物としては、例えば、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12などが挙げられる。
固体電解質は、上述の固体電解質層５に含まれるものと同様である。但し、固体電解質層５と負極層４に含まれる固体電解質の組成（材料の種類）または組成比は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
導電剤は、上述の正極活物質層３ａにおける導電剤と同様である。
（バリア層）
バリア層１１は例えば、薄層の窒化膜または酸窒化膜で構成される。窒化膜および酸窒化膜はケイ素またはアルミニウムによるものが好ましく、窒化膜および酸窒化膜はそれぞれ、窒化ケイ素（ＳｉＮt）および酸窒化ケイ素（ＳｉＮtＯu）がより好ましい。但し、ｔ、ｕは０より大きい数値である。窒化ケイ素膜は外力による変形で剥離やクラックが発生しやすいので、より変形に強い酸窒化ケイ素膜を使用することがより好ましい。酸窒化ケイ素膜中の酸素の比率が高い（ｕの値が高い）と、酸窒化ケイ素膜は水分に対するバリア性が低くなるという問題がある。バリア層１１としては、酸素の比率を低く抑え（ｕの値を低く設定し）て、光の屈折率が１．７以上となるような酸窒化ケイ素膜であることがより好ましい。また、酸窒化ケイ素膜は膜厚を大きくすると、伸縮性が低くなる問題がある。バリア層１１に酸窒化ケイ素膜を用いた場合、図２のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）像に示されるように、膜厚を１μｍ程度にすることがより好ましい。ただし、バリア層は水分に対するバリア性が高く、ある程度の伸縮性があれば、例示した酸窒化ケイ素膜に限らず、何でもよい。
図１では、２層のバリア層１１が配置されている。バリア層１１が２層であることは、作製過程でバリア層１１に稀にピンホールなどの欠陥部分ができる可能性や、充放電時にどちらか一つの層に剥離やクラックが発生する可能性を考慮したものである。本実施例では、バリア層１１は２層であるが、これに限らず、バリア層１１は１層であっても３層以上であってもよい。
（緩衝層）
充放電時に電池が膨張収縮を繰り返すと、バリア層１１として酸窒化ケイ素膜を使用する場合、バリア層１１に剥離やクラックが発生することがある。このとき、バリア層の周囲に（特に内側に）クッションのような緩衝効果をもった材質が隣接していれば、電池が変形（膨張／収縮）する分だけ緩衝効果をもった材質が変形（収縮／膨張）して、バリア層の変形を抑制でき、バリア層への剥離やクラックの生成防止となる。クッションのような緩衝効果は、スポンジのような構造を持った柔軟性と伸縮性のある多孔質材料で実現されうる。緩衝層１０は例えば、ＰＩＳ（ポリイミドシリコーン）で構成される。緩衝層１０の材質はクッションのような緩衝効果を持てば、ＰＩＳに限らず何でもよい。緩衝層１０はバリア層１１を覆うようにバリア層１１の内側と外側の両側に配置される。図１では、外側のバリア層１１のさらに外側に緩衝層１０が配置されているが、緩衝層１０はバリア層１１の内側にあればよいので、この最外の緩衝層１０は無くてもよい。
（耐衝撃層）
第１の実施形態の全固体電池内部は外部からの物理的衝撃に対して特段の対策がされていないので、物理的衝撃から電池内部を保護する部材が必要である。そこで、電池の外側に耐衝撃層を配置している。なお、物理的衝撃の保護は、その強度により衝撃を内側に通さない部材でもよいし、衝撃を吸収あるいは拡散して衝撃を内側に通さない部材でもよい。耐衝撃層１１は例えば、エポキシ樹脂にシリカを混在させたもので構成される。耐衝撃層１１はある程度の強度を持てば、これに限らず何でもよい。耐衝撃層１１に導電性が出ない程度の量のカーボンを添加して、耐衝撃層１１を黒色に着色させることができる。
（内部電極および外部電極）
内部電極８および外部電極１３は例えば、銀ペーストで構成される。内部電極８および外部電極１３は銀入りのエポキシ樹脂で構成されていてもよく、導電性が良ければこれらに限らず何でもよい。外部電極１３とはんだ被膜１６の間にＮｉめっき層１４とＳｎめっき層１５を挟んでいるのは、例えば、外部電極１３に銀ペーストを使用した場合に銀がはんだ被膜に移動して外部電極１３の伝導性が下がるのを防ぐためである。内部電極８に電気的に接続された金属ワイヤ９は電極取出し部として機能する。
（全固体電池の作製方法の一例）
図３に示すように、正極層３（正極活物質層３ａおよび正極集電層３ｂ）と負極層４を固体電解質５で挟んで重ね、その周囲を部分的に分離層６で覆った。分離層６の主面に保護層７を重ねて、板状の物体で保護層７の主面から図３の全固体電池をプレスしながら高温で焼成した。そして、図３の全固体電池の一部に銀ペーストを塗布後に加熱して、図４に示すように、正極層３と負極層４のそれぞれの側面に内部電極８を作製した。図５に示すように、内部電極８に金属ワイヤ９を取り付け、電気的に接続した。それから、図５の全固体電池にＰＩＳを塗布し、加熱することにより、図６のような緩衝層１０を作製し、図６の全固体電池にポリシラザンを塗布し、乾燥の後、紫外線を照射することにより、図７のようなバリア層１１（酸窒化ケイ素膜）を作製した。バリア層１１は塗布法だけでなく、化学気相成長（ＣＶＤ）法によっても作製できる。これらを繰り返して、図８、図９のような全固体電池を得た。図９の全固体電池に、同様にもう一度緩衝層１０を作製した後に、シリカが混在したエポキシ樹脂を塗布し加熱して、図１０のような耐衝撃層１２を作製した。図１０の全固体電池の一部に銀ペーストを塗布し、加熱することにより、図１１のような外部電極を作製した。その後、図１２、図１３に示されるように、電気めっきによりＮｉめっき層１４とＳｎめっき層１５を作製し、図１４に示されるように、はんだ被膜１６を作製した。
＜＜２．第２の実施形態＞＞
「全固体電池」
第２の実施形態における全固体電池は第１の実施形態における全固体電池と基本的には同じ構造であるが、電極取出し部の形状などに違いがある。
「電池の構成」
図１５は、第２の実施形態による全固体電池の構成を示す断面図である。この全固体電池２１は第１の実施形態と同様に、中心部分として、固体電解質層５、正極層３（正極活物質層３ａおよび正極集電層３ｂ）と、負極層４で構成される。これらの層の周囲は部分的に分離層６と保護層７で覆われ、正極層３と負極層４それぞれの側面に内部電極８が配置されている。内部電極８には金属板２２が電気的に接続してあり、金属板２２は内部電極８に略平行の方向に延出している。金属板２２はその延出する部分が外側に向けて略Ｌ字型に折り曲げられている。実施例１と同様に、内部電極８の全部と金属板２２の一部は緩衝層１０とバリア層１１に交互に被覆され、その外側と金属ワイヤ９の一部は耐衝撃層１２に被覆されている。第２の実施形態における全固体電池では第１の実施形態と異なり、Ｎｉめっき層、Ｓｎめっき層とはんだ被膜が無い。第２の実施形態における全固体電池の各部材は第１の実施形態と同様であるので、材料や材質などについての説明は省略する。図１５で示される第２の実施形態における全固体電池は、蓄電部が２層の正極層３と３層の負極層４で構成されているが、正極層３と負極層４は単層でも良く、それ以外の複数層から構成されてもよい。
（全固体電池の作製方法の一例）
第１の実施形態における図４と同様に、図１６に示されるような全固体電池を作製した。図１７に示すように、内部電極８に金属板２２を取り付け、電気的に接続した。そして、第１の実施形態と同様に、図１７の全固体電池にＰＩＳを塗布することにより、図１８のような緩衝層１０を作製した。それから、図１８の全固体電池にポリシラザンを塗布し、乾燥の後、紫外線を当てることにより、図１９のようなバリア層１１（酸窒化ケイ素膜）を作製した。第１の実施形態と同様に、これらを繰り返して、図２０、図２１、図２２のような全固体電池を作製し、図２２の全固体電池に、シリカが混在したエポキシ樹脂を塗布し、図２３のような耐衝撃層１２を作製した。
＜＜３．第３の実施形態＞＞
「全固体電池」
第３の実施形態は第１の実施形態同様にバリア層を有する全固体電池についてであり、例えば、電池の充放電を制御するのに必要な電気回路を実装した全固体電池についてである。バリア層は電池内部への水分の進入を防ぐ役割を担うと共に、Ｌｉが電池外部に拡散することを防止する役割も担う。Ｌｉが電気回路に付着すると誤作動を起こすために、従来のバリア層のない電池構造では電気回路を電池の表面に実装することは不可能であった。しかし、バリア層を配置した第３の実施形態では、バリア層の近傍に電気回路を配置して、全固体電池と電気回路を一体に形成することができる。また、第３の実施形態の全固体電池は比較的高温に加熱することが可能であるので、電気回路上に素子などをはんだ付けする際に、例えば、電気回路を配置した全固体電池をリフロー炉に入れて加熱することができる。
既存の技術では、プリント回路基板上に全固体電池と電池を接続するための充電回路等を実装していた。例えば充放電制御ＩＣ(Integrated Circuit)、電池保護ＩＣ、電池残量監視ＩＣおよびＵＳＢ(Universal Serial Bus)インターフェースなどが全固体電池と共にプリント回路基板上に実装されていた。これに対して第３の実施形態は、全固体電池に対して充放電制御ＩＣ等をバリア層の近傍に配置することができる。
「電池の構成」
電気回路を備えた全固体電池について図２４（断面図）および図２５（上面図）に示す。第３の実施形態における全固体電池は正極層や負極層などの周囲をバリア層１０と緩衝層１１と耐衝撃層１２を備えることなどは第１の実施形態および第２の実施形態と同様である。図２４では、図１や図１５に記載されているような正極層３（正極活物質層３ａおよび正極集電層３ｂ）、負極層４、固体電解質層５、分離層６と保護層７についてはその詳細を省略している。図２４では図の簡潔さのために、バリア層１１が１層のみ記載されているが、第１の実施形態と同様に、バリア層１１は２層以上の構成であってもよい。
部品実装済み回路基板３２が緩衝層１１と耐衝撃層１２の間に配置されていて、このことが第３の実施形態における全固体電池の特徴的な部分である。第２の実施形態における金属板と同様の電極として、図２４に示されるように、正極３３と負極３４が配置されている。正極３３と負極３４は第２の実施例における金属板同様に延出し、一方の延出した部分が外側に向けて略Ｌ字型に折り曲げられている。第２の実施形態とは異なり、正極３３と負極３４はもう一方の延出した部分が内側に向けて略Ｌ字型に折り曲げられていて、部品実装済み回路基板３２に電気的に接続されている。第３の実施形態における全固体電池の各部材は第１の実施形態と同様であるので、材料や材質などについての説明は省略する。
（全固体電池の作製方法の一例）
第３の実施形態における全固体電池は部品実装済み回路基板３２などを実装すること以外は第２の実施形態と同様である。第２の実施形態と同様に、バリア層１１と緩衝層１２を作製したのちに、部品実装済み回路基板３２を配置し、正極３３と負極３４と電気的に接続した。この時点では、部品実装済み回路基板３２は、はんだ付けがすべて済んでいる必要はなく、一部が熱処理前のはんだペーストのままであってもよい。その場合、その後に全固体電池をリフロー炉の中に入れ、はんだ付けを完了することが可能である。そして、図２４に示されるように、全固体電池を耐衝撃層１２で被覆した。
＜＜４．応用例＞＞
「応用例としてのユニバーサルクレジットカード」
以下、本技術をユニバーサルクレジットカードに対して適用した応用例について説明する。
ユニバーサルクレジットカードは、複数枚のクレジットカードやポイントカード等の機能を、１枚のカードに集約したカードである。このカードの中には、例えば、様々なクレジットカードやポイントカードの番号や有効期限等の情報を取り込むことができるので、そのカード１枚を財布等の中の入れておけば、好きな時に好きなカードを選択して利用することができる。
図２６は、ユニバーサルクレジットカード１３０１の構成の一例を示す。ユニバーサルクレジットカード１３０１は、カード型形状を有し、その内部に図示しないＩＣチップと全固体電池とを備える。また、ユニバーサルクレジットカード１３０１は、一方の面に小電力消費のディスプレイ１３０２と、操作部としての方向キー１３０３ａ、１３０３ｂと、充電用端子１３０４とを備える。全固体電池は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態およびその変形例のいずれかに係る電池である。
例えば、ユーザはディスプレイ１３０２を見ながら方向キー１３０３ａ及び１３０３ｂを操作して、予めユニバーサルクレジットカード１３０１にロードされている複数のクレジットカードから所望のものを指定することができる。指定後は、従来のクレジットカードと同様に使用することができる。なお、上記は一例であって、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態およびその変形例のいずれかに係る電池は、ユニバーサルクレジットカード１３０１以外のあらゆる電子カードに適用可能であることは言うまでもない。
「応用例としてのセンサネットワーク端末」
以下、本技術をセンサネットワーク端末に対して適用した応用例について説明する。
無線センサネットワークにおける無線端末は、センサノードと呼ばれ、１個以上の無線チップ、マイクロプロセッサ、電源（電池）等により構成される。センサネットワークの具体例としては、省エネルギー管理、健康管理、工業計測、交通状況、農業等をモニタするのに使用される。センサの種類としては、電圧、温度、ガス、照度等が使用される。
省エネルギー管理の場合、センサノードとして、電力モニタノード、温度・湿度ノード、照度ノード、ＣＯ2ノード、人感ノード、リモートコントロールノード、ルータ（中継機）等が使用される。これらのセンサノードが家庭、オフィスビル、工場、店舗、アミューズメント施設等において無線ネットワークを構成するように設けられる。
そして、温度、湿度、照度、ＣＯ2濃度、電力量等のデータが表示され、環境の省エネの状況が見えるようになっている。さらに、制御局からのコマンドによって、照明、空調施設、換気施設等のオン／オフ制御がなされる。
センサネットワークの無線インターフェースの一つとしてＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を使用することができる。この無線インターフェースは、近距離無線通信規格の一つであり、転送可能距離が短く転送速度も低速である代わりに、安価で消費電力が少ない特徴を有する。したがって、電池駆動可能な機器への実装に向いている。この通信規格の基礎部分は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４として規格化されている。論理層以上の機器間の通信プロトコルはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）アライアンスが仕様の策定を行っている。
図２７は、無線センサノード１４０１の構成の一例を示す。センサ１４０２の検出信号がマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１４０３のＡＤ変換回路１４０４に供給される。センサ１４０２として上述した種々のセンサが使用できる。マイクロプロセッサ１４０３と関連してメモリ１４０６が設けられている。さらに、電池１４０７の出力が電源制御部１４０８に供給され、センサノード１４０１の電源が管理される。電池１４０７は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態およびその変形例のいずれかに係る電池である。
マイクロプロセッサ１４０３に対してプログラムがインストールされる。マイクロプロセッサ１４０３がプログラムにしたがってＡＤ変換回路１４０４から出力されるセンサ１４０２の検出結果のデータを処理する。マイクロプロセッサ１４０３の通信制御部１４０５に対して無線通信部１４０９が接続され、無線通信部１４０９から検出結果のデータがネットワーク端末（図示せず）に対して例えばＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を使用して送信され、ネットワーク端末を介してネットワークに接続される。一つのネットワーク端末に対して所定数の無線センサノードが接続可能である。なお、ネットワークの形態としては、スター型以外に、ツリー型、メッシュ型及びリニア型等の形態を使用することができる。
「応用例としてのリストバンド型電子機器」
以下、本技術をリストバンド型電子機器に対して適用した応用例について説明する。
リストバンド型電子機器は、スマートバンドとも呼ばれ、腕に巻き付けておくのみで、歩数、移動距離、消費カロリー、睡眠量、心拍数等の人の活動に関するデータを取得することができるものである。さらに、取得されたデータをスマートフォンで管理することもできる。さらに、メールの送受信機能を備えることもでき、例えば、メールの着信をＬＥＤ(Light Emitting Diode)ランプ及び／又はバイブレーションでユーザに知らせることができる。
図２８は、リストバンド型電子機器１６０１の外観の一例を示す。電子機器１６０１は、人体に着脱自在とされる時計型のいわゆるウェアラブル機器である。電子機器１６０１は、腕に装着されるバンド部１６１１と、数字、文字及び図柄等を表示する表示装置１６１２と、操作ボタン１６１３とを備えている。バンド部１６１１には、複数の孔部１６１１ａと、内周面（電子機器１６０１の装着時に腕に接触する側の面）側に設けられた突起１６１１ｂとが形成されている。
電子機器１６０１は、使用状態においては、図２８に示すようにバンド部１６１１が略円形となるように湾曲され、孔部１６１１ａに突起１６１１ｂが挿入されて腕に装着される。突起１６１１ｂを挿入する孔部１６１１ａの位置を調整することにより、腕の太さに対応して径の大きさを調整することができる。電子機器１６０１は、使用されない状態では、孔部１６１１ａから突起１６１１ｂが取り外され、バンド部１６１１が略平坦な状態で保管される。バンド部１６１１内部には、バンド部１６１１のほぼ全体にわたってセンサ（図示せず）が設けられている。
図２９は、電子機器１６０１の構成の一例を示す。電子機器１６０１は、上述した表示装置１６１２の他に、駆動制御部としてのコントローラＩＣ１６１５と、センサ１６２０と、ホスト機器１６１６と、電源としての電池１６１７と、充放電制御部１６１８とを備える。センサ１６２０がコントローラＩＣ１６１５を含んでいてもよい。
センサ１６２０は、押圧と曲げとの両方を検出可能なものである。センサ１６２０は、押圧に応じた静電容量の変化を検出し、それに応じた出力信号をコントローラＩＣ１６１５に出力する。また、センサ１６２０は、曲げに応じた抵抗値の変化（抵抗変化）を検出し、それに応じた出力信号をコントローラＩＣ１６１５に出力する。コントローラＩＣ１６１５は、センサ１６２０からの出力信号に基づき、センサ１６２０の押圧および曲げを検出し、それの検出結果に応じた情報をホスト機器１６１６に出力する。
ホスト機器１６１６は、コントローラＩＣ１６１５から供給される情報に基づき、各種の処理を実行する。例えば、表示装置１６１２に対する文字情報や画像情報等の表示、表示装置１６１２に表示されたカーソルの移動、画面のスクロール等の処理を実行する。
表示装置１６１２は、例えばフレキシブルな表示装置であり、ホスト機器１６１６から供給される映像信号や制御信号等に基づき、映像（画面）を表示する。表示装置１６１２としては、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence：ＥＬ）ディスプレイ、電子ペーパー等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
電池１６１７は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態およびその変形例のいずれかに係る電池である。充放電制御部１６１８は、電池１６１７の充放電動作を制御する。具体的には、外部電源等から電池１６１７への充電を制御する。また、電池１６１７からホスト機器１６１６への電力の供給を制御する。
「応用例としてのスマートウオッチ」
以下、本技術をスマートウオッチに対して適用した応用例について説明する。
このスマートウオッチは、既存の腕時計のデザインと同様または類似の外観を有し、腕時計と同様にユーザの腕に装着して使用するものであり、ディスプレイに表示される情報で、電話や電子メールの着信等の各種メッセージをユーザに通知する機能を有する。また、電子マネー機能、活動量計等の機能を有していてもよいし、通信端末（スマートフォン等）とBluetooth（登録商標）等の近距離無線通信を行う機能を有していてもよい。
図３０は、スマートウオッチ２０００の全体構成の一例を示す。スマートウオッチ２０００は、時計本体３０００とバンド型電子機器２１００とを備える。時計本体３０００は、時刻を表示する文字盤３１００を備える。時計本体３０００は、文字盤３１００の代わりに、液晶ディスプレイ等で電子的に時刻を表示してもよい。
バンド型電子機器２１００は、時計本体３０００に取り付けられる金属製のバンドであり、ユーザの腕に装着される。バンド型電子機器２１００は、複数のセグメント２１１０～２２３０を連結した構成を有する。時計本体３０００の一方のバンド取付孔にセグメント２１１０が取り付けられ、時計本体３０００の他方のバンド取付孔にセグメント２２３０が取り付けられる。セグメント２１１０～２２３０はそれぞれ、金属で構成される。
なお、図３０では、バンド型電子機器２１００の構成の一例を説明するために、時計本体３０００とセグメント２２３０とが離れた状態を示すが、実際の使用時には、時計本体３０００にセグメント２２３０が取り付けられる。時計本体３０００にセグメント２２３０が取り付けられることで、スマートウオッチ２０００は、通常の腕時計と同様に、ユーザの腕に装着することができる。それぞれのセグメント２１１０～２２３０の接続箇所は、可動させることが可能である。セグメントの接続箇所が可動できることで、バンド型電子機器２１００をユーザの腕にフィットさせることができる。
セグメント２１７０とセグメント２１６０との間には、バックル部２３００が配置される。バックル部２３００は、ロックを外した状態のとき長く伸び、ロックした状態のとき短くなる。各セグメント２１１０～２２３０は、複数種類のサイズで構成される。
バンド型電子機器２１００の内部の回路は、時計本体とは独立した構成である。時計本体は、文字盤に配置された針を回転させるムーブメント部を備える。ムーブメント部には、電池が接続されている。これらのムーブメント部や電池は、時計本体３０００の筐体内に内蔵されている。電池は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態およびその変形例のいずれかに係る電池である。
セグメント２１１０～２２３０のうち３つのセグメント２１７０、２１９０、２２１０には、電子部品等が配置される。セグメント２１７０には、データ処理部と無線通信部とＮＦＣ通信部とＧＰＳ部とが配置される。無線通信部、ＮＦＣ通信部、ＧＰＳ部には、それぞれアンテナが接続されている。それぞれのアンテナは、セグメント２１７０が有するスリット（図示せず）の近傍に配置される。
無線通信部は、例えばBluetooth（登録商標）の規格で他の端末と近距離無線通信を行う。ＮＦＣ通信部は、ＮＦＣの規格で、近接したリーダー／ライタと無線通信を行う。ＧＰＳ部は、ＧＰＳ（Global Positioning System）と称されるシステムの衛星からの電波を受信して、現在位置の測位を行う測位部である。これらの無線通信部４１０２、ＮＦＣ通信部４１０４、ＧＰＳ部４１０６で得たデータは、データ処理部４１０１に供給される。
セグメント２１７０には、ディスプレイとバイブレータとモーションセンサと音声処理部が配置されている。ディスプレイとバイブレータは、バンド型電子機器２１００の装着者に通知する通知部として機能するものである。ディスプレイは、複数個の発光ダイオードで構成され、発光ダイオードの点灯や点滅でユーザに通知を行う。複数個の発光ダイオードは、例えばセグメント２１７０が有するスリット（図示せず）の内部に配置され、電話の着信や電子メールの受信等が点灯又は点滅で通知される。ディスプレイとしては、文字や数字等を表示するタイプのものが使用されてもよい。バイブレータは、セグメント２１７０を振動させる部材である。バンド型電子機器２１００は、バイブレータによるセグメント２１７０の振動で、電話の着信や電子メールの受信等を通知する。
モーションセンサは、スマートウオッチ２０００を装着したユーザの動きを検出する。モーションセンサとしては、加速度センサ、ジャイロセンサ、電子コンパス、気圧センサ等が使用される。また、セグメント２１７０は、モーションセンサ以外のセンサを内蔵してもよい。例えば、スマートウオッチ２０００を装着したユーザの脈拍等を検出するバイオセンサが内蔵されてもよい。音声処理部には、マイクロホンとスピーカとが接続され、音声処理部が、無線通信部での無線通信で接続された相手と通話の処理を行う。また、音声処理部は、音声入力操作のための処理を行うこともできる。
セグメント２１９０およびセグメント２２１０には電池が内蔵され、各セグメント内の回路に駆動用の電源を供給する。セグメント２１７０内の回路と電池は、フレキシブル回路基板により接続されている。なお、電池は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態およびその変形例のいずれかに係る電池である。
「応用例としてのメガネ型端末」
以下、本技術を頭部装着型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ））の一種に代表されるメガネ型端末に適用した応用例について説明する。
以下に説明するメガネ型端末は、目の前の風景にテキスト、シンボル、画像等の情報を重畳して表示することができるものである。すなわち、透過式メガネ型端末専用の軽量且つ薄型の画像表示装置ディスプレイモジュールを搭載している。
この画像表示装置は、光学エンジンとホログラム導光板からなる。光学エンジンは、マイクロディスプレイレンズを使用して画像、テキスト等の映像光を出射する。この映像光がホログラム導光板に入射される。ホログラム導光板は、透明板の両端部にホログラム光学素子が組み込まれたもので、光学エンジンからの映像光を厚さ１ｍｍのような非常に薄い透明板の中を伝搬させて観察者の目に届ける。このような構成によって、透過率が例えば８５％という厚さ３ｍｍ（導光板前後の保護プレートを含む）レンズを実現している。かかるメガネ型端末によって、スポーツ観戦中にプレーヤ、チームの成績等をリアルタイムで見ることができたり、旅先での観光ガイドを表示したりできる。
メガネ型端末の具体例は、図３１に示すように、画像表示部が眼鏡型の構成とされている。すなわち、通常の眼鏡と同様に、眼前に右画像表示部５００１及び左画像表示部５００２を保持するためのフレーム５００３を有する。フレーム５００３は、観察者の正面に配置されるフロント部５００４と、フロント部５００４の両端に蝶番を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部５００５、５００６から成る。フレーム５００３は、金属や合金、プラスチック、これらの組合せといった、通常の眼鏡を構成する材料と同じ材料から作製されている。なお、ヘッドホン部を設けるようにしてもよい。
右画像表示部５００１および左画像表示部５００２は、利用者の右の眼前と、左の眼前とにそれぞれ位置するように配置されている。テンプル部５００５、５００６が利用者の頭部に右画像表示部５００１および左画像表示部５００２を保持する。フロント部５００４とテンプル部５００５の接続箇所において、テンプル部５００５の内側に右表示駆動部５００７が配置されている。フロント部５００４とテンプル部５００６の接続箇所において、テンプル部５００６の内側に左表示駆動部５００８が配置されている。
フレーム５００３には、電池５００９、５０１０が設けられている。電池５００９、５０１０は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態およびその変形例のいずれかに係る電池である。図３１では省略されているが、フレーム５００３には、加速度センサ、ジャイロ、電子コンパス、マイクロホン／スピーカ等が設けられている。さらに、フレーム５００３には、撮像装置が設けられ、静止画／動画の撮影が可能とされている。さらに、フレーム５００３には、メガネ部と例えば無線又は有線のインターフェースでもって接続されたコントローラが設けられている。コントローラには、タッチセンサ、各種ボタン、スピーカ、マイクロホン等が設けられている。さらに、フレーム５００３は、スマートフォンとの連携機能を有している。例えばスマートフォンのＧＰＳ機能を活用してユーザの状況に応じた情報を提供することが可能とされている。
「応用例としての車両における蓄電システム」
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図３２を参照して説明する。図３２に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
このハイブリッド車両７２００には、エンジン７２０１、発電機７２０２、電力駆動力変換装置７２０３、駆動輪７２０４ａ、駆動輪７２０４ｂ、車輪７２０５ａ、車輪７２０５ｂ、バッテリー７２０８、車両制御装置７２０９、各種センサ７２１０、充電口７２１１が搭載されている。バッテリー７２０８に対して、上述した本技術の蓄電装置が適用される。
ハイブリッド車両７２００は、電力駆動力変換装置７２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置７２０３の一例は、モータである。バッテリー７２０８の電力によって電力駆動力変換装置７２０３が作動し、この電力駆動力変換装置７２０３の回転力が駆動輪７２０４ａ、７２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流－交流変換（ＤＣ－ＡＣ変換）あるいは逆変換（ＡＣ－ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置７２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ７２１０は、車両制御装置７２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ７２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
エンジン７２０１の回転力は発電機７２０２に伝えられ、その回転力によって発電機７２０２により生成された電力をバッテリー７２０８に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置７２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置７２０３により生成された回生電力がバッテリー７２０８に蓄積される。
バッテリー７２０８は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口７２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、二次電池に関する情報に基いて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
以上、本技術に係る技術が適用され得るハイブリッド車両７２００の一例について説明した。本技術に係る技術は、以上説明した構成のうち、バッテリー７２０８に好適に適用され得る。すなわち、バッテリー７２０８は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態およびその変形例のいずれかに係る電池である。
以上、本技術の実施形態およびその変形例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態およびその変形例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、化合物等の化学式は代表的なものであって、同じ化合物の一般名称であれば、記載された価数等に限定されない。
また、上述の実施形態およびその変形例の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、本技術は電池を備える種々の電子機器に適用可能であり、上述の応用例で説明した電子機器に限定されるものではない。上述の応用例以外の電子機器としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話（例えばスマートフォン等）、携帯情報端末（Personal Digital Assistants：ＰＤＡ）、表示装置（ＬＣＤ、ＥＬディスプレイ、電子ペーパー等）、撮像装置（例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等）、オーディオ機器（例えばポータブルオーディオプレイヤー）、ゲーム機器、コードレスフォン子機、電子書籍、電子辞書、ラジオ、ヘッドホン、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機等が挙げられるが、これに限定されるものでなない。さらに、本技術に係る電池は、家庭に備えられる蓄電装置の二次電池に適用することができる。
１・・・全固体電池、３・・・正極層、３ａ・・・正極活物質層、３ｂ・・・正極集電層、４・・・負極層、５・・・固体電解質層、６・・・分離層、７・・・保護層、８・・・内部電極、９・・・金属ワイヤ、１０・・・緩衝層、１１・・・バリア層、１２・・・耐衝撃層、１３・・・外部電極、１４・・・Ｎｉめっき層、１５・・・Ｓｎめっき層、１６・・・はんだ被膜、２１・・・全固体電池、２２・・・金属板、３１・・・全固体電池、３２・・・部品実装済み回路基板、３３・・・正極、３４・・・負極

Claims (8)

  1. 正極層及び負極層が電解質層を介して積層された蓄電部と、前記蓄電部の端部に内部電極とを有する全固体電池であって、
    内部電極に接続された電極取出し部を有し、
    前記蓄電部、前記内部電極および前記電極取出し部の一部が緩衝層とバリア層によって被覆され、
    前記緩衝層とバリア層のうち外側に配置される層が耐衝撃層によって被覆され、
    前記電極取出し部の他の一部は前記耐衝撃層から延出され、
    前記電極取出し部は板状であり、前記電極取り出し部の一部が内部電極に略平行となる方向に接続され、
    前記耐衝撃層から延出する前記電極取り出し部の他の一部が外側に向けて折り曲げられた
    全固体電池。
  2. 正極層及び負極層が電解質層を介して積層された蓄電部と、前記蓄電部の端部に内部電極とを有する全固体電池であって、
    内部電極に接続された電極取出し部を有し、
    前記蓄電部、前記内部電極および前記電極取出し部の一部が緩衝層とバリア層によって被覆され、
    前記緩衝層とバリア層のうち外側に配置される層が耐衝撃層によって被覆され、
    前記電極取出し部の他の一部は前記耐衝撃層から延出され、
    前記緩衝層とバリア層の外側であって、前記耐衝撃層の内側に電気回路が設置された
    全固体電池。
  3. 前記緩衝層は柔軟性と伸縮性を有する材料で構成され、バリア層の内側に配置される請求項１又は２に記載の全固体電池。
  4. 前記柔軟性と伸縮性を有する材料はポリイミドシリコーンである請求項３に記載の全固体電池。
  5. 前記緩衝層と前記バリア層の少なくとも一方が２層以上設けられ、前記緩衝層と前記バリア層は交互に繰り返し積層される請求項１から４のいずれかに記載の全固体電池。
  6. 前記バリア層は窒化ケイ素または酸窒化ケイ素で構成される請求項１から５のいずれかに記載の全固体電池 。
  7. 前記バリア層は光の屈折率が１．７以上の酸窒化ケイ素で構成される請求項６に記載の全固体電池。
  8. 前記耐衝撃層はエポキシ樹脂およびシリカで構成される請求項１から７のいずれかに記載の全固体電池。
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